深圳华加日铝业有限公司
摘要：本文通过工程实例，结合Rhino软件的三维放样，对扭曲幕墙的设计方法进行了概述，重点对扭曲单元式幕墙的平板错位安装法进行了阐述，通过工程实例对该方法进行剖析与探讨，希望能为同行在设计同类型的项目时提供参考
关键词：扭曲单元式幕墙、平板错位安装法
1.前言：
近年来，随着设计理念的不断更新，建筑设计的造型越来越复杂，形式越来越多样；幕墙是建筑的外衣，这样就对幕墙设计提出了更高的要求；这些幕墙当中，尤以扭曲单元式幕墙设计难度最高。
2.软件的配置
设计扭曲幕墙，对建筑进行三维建模是必不可少的。有些复杂造型的建筑，普通的二维软件已显得力不从心，必须要用到三维软件，对建筑表面进行放样及曲面分析，确定最佳的分格方式，通过三维模拟确定节点的设计方案。幕墙行业常用的三维软件是Rhino，Rhino是基于NURBS建模软件之一，拥有简洁的操作界面、强大的功能和较低的硬件配置要求。并且，Rhino软件跟AUTOCAD、revit等软件兼容性很好。
3、扭曲幕墙的常用设计方法
扭曲幕墙的常用设计方法归纳起来大致有以下几种：1、有应力安装法；2、空间框加补偿条做法；3、空间框加冷弯玻璃法；4、平板错位安装法。
有应力安装法：板块组装成平板，现场带应力安装，强制性实现板块的变形，进而实现外立面的整体扭转效果，俗称冷弯法。在这里，第四个点（指平面外的点）与板块另三点确定的平面的垂直距离，我们称之为翘角，如左图所示，翘角用H表示。有应力安装法适用于翘角比较小的情况，由于安装难度较大，一般情况下不建议采用；
空间框加补偿条做法：铝框做成四点不共面的框架，玻璃采用平板玻璃，这样玻璃和铝框之间需增加一个三角形的补偿条。这种方法安装完成后室内表面是平的，室外不平，高度方向有渐变的台阶。空间框加补偿条做法可以用于翘角较大的情况，相反，翘角较小时，三角形补偿条厚度太小而不好加工；
空间框加冷弯玻璃法：铝框做成四点不共面的框架，玻璃还是用平板玻璃，为了消除玻璃和铝框之间的三角形的空隙，将玻璃强制压弯与型材贴合。这种方法安装完成后室内、室外表面都是平的，但由于玻璃被强制压弯，存在着冷弯应力。空间框加冷弯玻璃法适用于翘角较小的情况。至于翘角的大小的临界点是多少，这个要具体情况具体分析，与玻璃的尺寸及厚度有关，需核算具体情况下的玻璃冷弯应力。我们在实际项目中，4米高的玻璃板块，翘角小于50mm采用此种做法都没有问题。
平板错位安装法：板块组装成平板，玻璃也是平板，现场安装时相邻两个板块下端内外平齐，上端内外方向有个错位，错位的大小等于翘角的大小，如图一所示。
这种方法安装完成后室内、室外表面都不平，都有一个渐变的台阶。由于室内台阶影响室内效果，这种方式适用于翘角较小的情况。
有应力安装法在设计上跟普通幕墙方法一样，这里不做介绍；空间框加补偿条作法，已有文章对它专门讨论过，这里也不再做介绍；空间框加冷弯玻璃法其实是空间框加补偿条作法演变过来的，直接将玻璃压弯，省去了补偿条，这里也不再叙述；下面将重点就平板错位安装法做一个介绍。
4．平板错位安装法实例：
图二是我司承建的深圳豪方天际大厦幕墙工程的Rhino模型，本项目外立面有平面、单曲、扭曲等几个形式，幕墙全部采用单元式幕墙。大厦西南角三十层以上部分，就是一个典型的扭曲幕墙，这个扭曲幕墙还有一个特点，上下层幕墙的立柱还是错位的。对于这个幕墙，原设计方案是按框架式幕墙考虑的。我司承接下来以后，考虑到如设计成框架式幕墙，对现场安装的工人的技术要求比较高，安装的精度、水密性很难保证，所以后来把它改成了单元式幕墙。
1）曲面建模
如图三，利用Rhino软件对该扭曲幕墙进行三维分格放样，放样时，先确定板块上部两个端点的位置，当板块上部分格点确定以后，通过这一点做平面曲线的法线，将该法线投影到下层结构上，投影线与下层结构边线的交点就是板块的下端的分格点。板块分格点确定以后，对每一个板块进行编码，并测出每一个单元的翘角。该项目单元板块的部分翘角数据如下表所示：
分析表中的数据，我们可以按翘角数据大小对板块进行分类。翘角大于50mm的板块为一类，翘角小于等于50mm的为一类。在该项目中，翘角大于50mm的板块，采用了空间框加补偿条做法（这里不做介绍）；翘角小于等于50mm的板块，采用了平板错位安装法。
2）立柱的设计
平板错位安装法是通过立柱的错位安装来实现幕墙的扭曲效果。立柱的错位是渐变的，从下往上逐渐变大，最下部为零，如图五；最上部最大，如图四，这个最大值就是板块的翘高，本项目最大值是50mm。
立柱的下端是平齐的，这样能够实现左右立柱共同插入下部水槽，实现单元式幕墙排水的功能。上部的错位会影响到室内的效果，但一般情况下，上部都有一个结构梁，将最大错位的部分遮挡住了。如果按最大翘角50mm考虑，梁高800左右，实际能看到的最大错位为40mm左右，这个错位的数值基本能够接受。
公母立柱之间即有个错位，又要实现互相插接，常规的立柱设计方法已经行不通。在这里一般将公立柱设计成组合立柱，如图六所示。同时，在插接块与立柱之间设置一弧形垫块，可以实现公立柱带角度与母立柱插接，满足弧形幕墙的需求。立柱与插接件之间有一个夹角，如图七。这个夹角可以通过板块的翘角与板块的高度推算出来。
3）横梁的设计
由于上下层幕墙的单元板块在左右方向有一个错位，且幕墙在水平方向呈弧形，如采用常规的设计方法，上下横梁在插接时会有干涉。故顶横梁也需设计成组合式横梁，如图八所示。
水槽和顶横梁分开设计，水槽的位置随上层的单元板块的位置布置，顶横梁随下层单元板块的位置布置，两者左右方向有个错位。如图九。
为了达到防水的效果，水槽必须折线无缝连接，不能错位。横梁的顶板一般比水槽的宽度稍宽，避免水槽超出顶板的边沿。由于横梁顶板前后错位，影响室内效果，一般在顶横梁上设计一个扣板，可以遮住错位的台阶。如图十所示。
5 结束语
采用板块错位安装法解决扭曲幕墙的问题，铝框与玻璃都是平板加工，大大的降低了制造成本。不同的扭曲幕墙有不同的特点，我们要根据其特点采取不同的方法。
参考文献：
[1]杜东新 大角度扭转单元幕墙模拟设计（中国建筑装饰2011.6期）
论文作者:吕绍德
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/28
标签：幕墙论文; 板块论文; 立柱论文; 玻璃论文; 平板论文; 横梁论文; 单元论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;